ПЛЮСЫ И МИНУСЫ СОВРЕМЕННЫХ ЭФФЕКТИВНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

PROS AND CONS OF MODERN EFFICIENT BUILDING STRUCTURES

Petrenko Anna Vadimovna

Master’s Student, Department of Structural Mechanics, Foundations, and Metal Structures, Samara State Technical University,

Russia, Samara

Solovyov Alexey Vitalievich

Scientific Supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Structural Mechanics, Foundations, and Metal Structures, Samara State Technical University

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

В статье проводится сравнительный анализ применяемых в современном гражданском строительстве лёгких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) и клееной древесины. Рассматриваются технологические особенности изготовления, область применения и конструктивные преимущества каждого вида материалов. Приведены сведения о прочностных, эксплуатационных и теплотехнических характеристиках, а также ограничениях, связанных с пожарной безопасностью, вентиляцией, акустическим комфортом и устойчивостью материалов. На основе анализа преимуществ и недостатков подчёркивается значимость выбора оптимальной конструктивной системы для повышения эффективности строительства и формирования архитектурно выразительных зданий.

ABSTRACT

The article presents a comparative analysis of light-gauge steel structures (LGS) and glued laminated timber used in modern civil construction. It examines manufacturing principles, application areas, and structural advantages of both material types. The study outlines mechanical, operational, and thermal performance characteristics, as well as limitations related to fire resistance, ventilation requirements, acoustic properties, and long-term durability. Based on the identified strengths and weaknesses, the article highlights the importance of selecting an appropriate structural system to improve construction efficiency and achieve architecturally distinctive buildings.

Ключевые слова: ЛСТК, клееная древесина, гражданское строительство, легкие конструкции, прочность, энергоэффективность, пожарная безопасность, звукоизоляция.

Keywords: light-gauge steel structures, glued laminated timber, civil construction, lightweight structures, structural performance, energy efficiency, fire resistance, acoustic insulation.

Легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК) – это конструкции, которые изготавливаются из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов толщиной 0,5÷ 4 мм.

Здания и сооружения с конструкциями из ЛСТК разнообразны: складские и сельскохозяйственные сооружения, ангары для торговли и автобизнеса, логистические центры. Такие конструкции могут применяться для строительства малоэтажных жилых зданий многоквартирных домов (до шести этажей) с различными планировками и количеством квартир; гостиниц, пансионатов и домов отдыха. Например, каркас быстровозводимого гостевого дома (рис. 1):

Рисунок 1. ЛСТК каркас быстровозводимого гостевого дома

Каркасы зданий и сооружений могут быть выполнены только из ЛСТК или быть скомбинированы c железобетонными или стальными горячекатаными массивными конструкциям.

Достоинства:

1. Легкость и простота монтажа. Поскольку сами ЛСТК-профили имеют малый вес, их легко разгружать и переносить в место складирования. Каждый профиль имеет специальную маркировку, что обеспечивает безошибочность сборки каркаса строения. Вес каркаса и готовых зданий из ЛСТК-профиля в разы меньше, чем аналогичные здания из камня и дерева. Благодаря этому снижаются затраты на фундамент, расширяются возможности проведения строительства на сложных грунтовых условиях, значительно упрощается реконструкция старых зданий, появляется возможность осуществлять строительство в стесненых условиях, поскольку не требуется использование тяжелой строительной техники. Удельный вес термопрофиля 0,98-2,90 кг/пог.м. Вес 1 кв. м конструкций из термопрофиля 30-35 кг.
2. Всесезонное строительство: возможность строительства по технологии ЛСТК круглогодично. В большинстве случаев при строительстве отсутствует «мокрые процессы».
3. Долговечность. Каркас из ЛСТК выполняется из оцинкованной стали. По прогнозам изготовителей профиля, срок службы зданий, построенных по технологии ЛСТК, составляет не менее 50 лет. Благодаря оцинковке профили из ЛСТК не подвергаются коррозии на протяжении всего срока службы сооружения. А срок службы профилей, при условии, что покрытие металла цинком будет не менее, чем 275 грамм на квадратный метр, составляет примерно 100 лет.
4. Экологичность. Конструкции каркаса выполнены из высококачественной оцинкованной стали. В качестве утеплителей используются негорючие минеральные утеплители. Эти стройматериалы относятся к экологически чистым, поддаются полной вторичной обработке, не наносят вреда экологии.
5. Высокие характеристики теплосбережения, что достигается за счет перфорации в стенках профиля. Наличие прорезей, имеющих специальную форму, и удлинение пути теплового потока приводят к снижению потерь тепла. Кроме того, толщина стального листа, из которого изготовлен профиль, сказывается на его теплопроводности: при уменьшении толщины листа повышаются теплозащитные характеристики профиля.
6. Все элементы каркаса здания поставляются на строительную площадку в точности соответствующими размерам, указанным на рабочих чертежах. Поэтому сборка каркаса не представляет никакой сложности, отсутствуют какие-либо отходы при монтаже конструкций, например, обрезь, как в случае с возведением каркасных деревянных зданий. Вследствие чего скорость сборки каркаса здания достаточно высокая.
7. Для зданий из ЛСТК не требуется фундамент глубокого заложения, достаточным будет устройство монолитной плиты толщиной до 200-300 мм, или свайного фундамента с обвязкой швеллером или профильной трубой по контуру несущих стен.
8. Как правило, при возведении здания отсутствует необходимость применения грузоподъемных кранов или другой строительной техники из-за небольшой массы элементов каркаса здания.
9. Четкие геометрические формы как внутри, так и снаружи здания значительно упрощают внутреннюю отделку помещений и наружную облицовку.
10. В период строительства, а самое главное, во время всего периода эксплуатации отсутствует какая-либо усадка, что позволяет начинать производить чистовую отделку сразу после возведения каркаса здания и обшивки его листовыми материалами.

Недостатки:

1. Панельно-каркасные здания из-за особенностей своей конструкции герметичны, поэтому требуют разработки системы вентиляции (устройство вентилируемого фасада и кровли, устройство в стенах клапанов инфильтрации воздуха и т.д.).
2.  Металлический каркас здания без утепления и звукоизолирующих прокладок отличается гулкостью и хорошей слышимостью. Этот недостаток конструкции здания из ЛСТК решается укладкой тепло-звукоизоляционного материала между тонкостенными профилями в конструкции стены и конструкции перекрытия с последующей обшивкой гипсокартоном изнутри. - Наличие «мостиков холода» и коррозии. В металлических каркасах главное внимание необходимо уделить антикоррозийной обработке металла по контуру утепления, чтобы исключить возникновение коррозии и «мостиков холода».
3. Человеческий фактор. Требуется высокий уровень квалификации рабочих, поскольку любая ошибка при сборке каркаса впоследствии может существенно повлиять на качественные характеристики дома.
4. Высокий уровень пожароопасности. Стальные профили под воздействием высоких температур деформируются, теряют жесткость и прогибаются от вышележащей нагрузки, что требует конструктивной защиты их от воздействия огня специальными огнезащитными покрытиями [1].

Конструкции из дерева и пластмасс относятся к классу легких строительных конструкций, применение которых является одним из важных направлений на пути повышения эффективности и ускорения строительного производства. Деревянные конструкции являются надежными, легкими и долговечными. На основе клееных деревянных конструкций сооружают здания с покрытиями как малых, так и больших пролетов. Из цельных лесоматериалов строят небольшие жилые дома, общественные и производственные здания. Из конструкционных пластмасс можно создавать ограждающие конструкции общественных и производственных зданий. Они являются очень легкими и могут быть прозрачными. Эти конструкции водостойки и не подвержены опасности загнивания [2].

Клееные деревянные арки и рамы являются более эффективными как с экономической, так и с эстетической точек зрения. Они имеют широкий диапазон применения в зданиях и сооружениях различного назначения. Арочные и рамные конструкции используются в покрытиях производственных, складских, зрелищных, выставочных, спортивных, общественных и других зданий и сооружений как больших, так и малых пролетов [3].

В настоящее время использование деревянных и клеедеревянных конструкций дает возможность создания уникальных и очень интересных зданий и сооружений. Яркий тому пример - это Плаза-де-ла-Энкарнасьон (Зонтик Метрополь) в старинной Севилье (Испания) украшает сооружение очень примечательное, а по некоторым параметрам просто выдающееся – Metropol Parasol, уникальное строение, одна из самых больших деревянных конструкций в мире (рис. 2). В России деревянные и клеедеревянные конструкции используют как при строительстве ипподромов, культурных центров, спортивных залов, многофункциональных комплексов, но и при строительстве бассейнов (рис. 3):

Рисунок 2. Зонтик Метрополь, самая большая деревянная конструкция в мире, Севилья (Испания)

Рисунок 3. Каркас аквапарка в Санкт-Петербурге

Достоинства:

1. Высокая прочность. Прочностные характеристики клееной древесины, не уступает прочностным характеристикам металла и бетона.
2. Экологичность. При использовании сертифицированного клея, удовлетворяющего нормам безопасности, клееная древесина относиться к экологически чистым материалам.
3. Легкость. Конструкции из клееной древесины в 5-8 раз легче железобетонных и в 2-3 раза легче металла.
4. Минимальная усадка. Конструкции из клееной древесины имеют усадку 0,5-1 %, когда усадка цельной древесины составляет до 5%.
5. Огнестойкость. Категория пожароустойчивости клееной древесины – R6. Клееная древесина способна при температуре 600-900 °С сохранять несущие способности не менее 45 минут.
6. Антисейсмические свойства. Конструкции из клееной древесины способны выдержать землетрясение до 9 баллов по шкале Рихтера.
7. Экономия на внутренней и внешней отделке зданий из КД.
8. Энергоэффективность. КД имеет коэффициент теплопроводности 0,14-0,17 Вт/(м·°С).

Недостатки:

1. Высокая стоимость материала.
2. Уменьшение экологичности и прочностных характеристик материала из-за некачественного клеевого состава, используемого при изготовлении [4].

Список литературы:

1. Казакова И.С. Лёгкие стальные тонкостенные конструкции: проектирование и расчёт: учеб. пособие. Вологда: ВоГУ, 2019. — 117 с.
2. Лейер Д.В., Рябухин А.К., Маций С.И. Конструкции из дерева и пластмасс: учеб. пособие. Краснодар: КубГАУ, 2017. — 92 с.
3. Вдовин В.М. Конструкции из дерева и пластмасс. Проектирование клеедощатых и клеефанерных конструкций, балок, арок и рам: учеб. пособие. Пенза: ПГУАС, 2016. — 208 с.
4. Конструкции из дерева и пластмасс [электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: https://elar.usfeu.ru/bitstream/123456789/6740/1/NT17-034 (дата обращения: 10.12.2025).